载流子迁移率的计算方法和装置

摘要

本发明公开了一种载流子迁移率的计算方法和装置。该载流子迁移率的计算方法包括：采用预设条件对半导体材料进行离子注入；测量半导体材料的方阻；根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率。不仅避免了使用专业仪器进行载流子迁移率的测量及分析，节约了载流子迁移率的测量成本。同时在离子注入工艺的监控中实现载流子迁移率的测量，从而可以复用离子注入的工艺监控用于计算载流子迁移率，进一步地降低了载流子迁移率的测量成本。而且，根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺

权利要求

1.一种载流子迁移率的计算方法，其特征在于，包括：

采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

测量所述半导体材料的方阻；其中，所述方阻的横截面为所述半导体材料的离子注入表面的垂面；

根据所述预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率；

其具体计算过程如下：

其中，Rs为半导体材料的方阻；q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为离子注入的掺杂浓度，r为离子注入的注入深度， 为半导体材料的载流子迁移率；

根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率，包括：基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；其中，所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系如下：其中，Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数；

基于所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述载流子迁移率；

测量所述半导体材料的方阻，包括：

采用四探针方阻仪测量所述半导体材料的方阻；

基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，包括：根据所述方阻的定义，以所述半导体材料的离子注入表面的垂面作为所述方阻的横截面，确定所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系；所述方阻的计算公式如下：其中， Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率；A为半导体材料沿离子注入方向进行剖面的横截面；L为半导体材料的离子注入表面的边长； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数；

根据所述电阻率和所述电导率互为倒数的关系，基于所述电导率的定义，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；所述电阻率的计算公式如下：其中， 为半导体材料的电阻率； 为半导体材料的电导率； 为离子注入的掺杂浓度，q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为半导体材料的载流子迁移率。

2.根据权利要求1所述的载流子迁移率的计算方法，其特征在于，在测量所述半导体材料的方阻之前，还包括：对所述半导体材料进行热退火。

3.根据权利要求1所述的载流子迁移率的计算方法，其特征在于，在根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率之后，还包括：根据所述载流子迁移率基于爱因斯坦关系式计算载流子扩散系数。

4.根据权利要求1所述的载流子迁移率的计算方法，其特征在于，所述预设条件包括注入离子种类、注入能量、注入剂量和注入角度。

5.一种载流子迁移率的计算装置，其特征在于，包括：

离子注入模块，用于采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

测量模块，用于采用四探针方阻仪测量所述半导体材料的方阻；其中，所述方阻的横截面为所述半导体材料的离子注入表面的垂面；

确定模块，用于根据所述预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

计算模块，用于根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率；其具体计算过程如下：其中，Rs为半导体材料的方阻；q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为离子注入的掺杂浓度，r为离子注入的注入深度， 为半导体材料的载流子迁移率；

所述计算模块包括：

关系确定单元，用于基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；

其中，所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系如下：其中，Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数；

计算单元，用于基于所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述载流子迁移率；

所述关系确定单元包括：

第一确定子单元，用于根据所述方阻的定义，以所述半导体材料的离子注入表面的垂面作为所述方阻的横截面，确定所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系；所述方阻的计算公式如下：其中， Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率；A为半导体材料沿离子注入方向进行剖面的横截面；L为半导体材料的离子注入表面的边长； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数；

第二确定子单元，用于根据所述电阻率和所述电导率互为倒数的关系，基于所述电导率的定义，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；所述电阻率的计算公式如下：其中， 为半导体材料的电阻率； 为半导体材料的电导率； 为离子注入的掺杂浓度，q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为半导体材料的载流子迁移率。

说明书

载流子迁移率的计算方法和装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及半导体材料的性能测量的技术领域，尤其涉及一种载流子迁移率的计算方法和装置。

背景技术

[0002] 载流子迁移率是表征半导体材料导电性能的重要参数，该参数与半导体材料的电导率直接相关，并且该参数会影响半导体的工作速度。因此，对常用半导体材料载流子迁移率的测量与表征对半导体材料和器件的研究开发具有十分重要的意义。

[0003] 通常测量载流子迁移率时需要专业仪器进行量测及分析，不仅设备费用昂贵且针对不同材料所需仪器可能不同，导致测量载流子迁移率的成本很高。

发明内容

[0004] 本发明提供一种载流子迁移率的计算方法和装置，以实现半导体材料的载流子迁移率的测量，同时可以降低载流子迁移率的测量成本。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种载流子迁移率的计算方法，包括：

[0006] 采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

[0007] 测量所述半导体材料的方阻；

[0008] 根据所述预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

[0009] 根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率。

[0010] 可选地，根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率，包括：

[0011] 基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；

[0012] 基于所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述载流子迁移率。

[0013] 可选地，基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，包括：

[0014] 根据所述方阻的定义，以所述半导体材料的离子注入表面的垂面作为所述方阻的横截面，确定所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系；

[0015] 根据所述电阻率和所述电导率互为倒数的关系，基于所述电导率的定义，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系。

[0016] 可选地，在测量所述半导体材料的方阻之前，还包括：

[0017] 对所述半导体材料进行热退火。

[0018] 可选地，测量所述半导体材料的方阻，包括：

[0019] 采用四探针方阻仪测量所述半导体材料的方阻。

[0020] 可选地，在根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率之后，还包括：

[0021] 根据所述载流子迁移率基于爱因斯坦关系式计算载流子扩散系数。

[0022] 可选地，所述预设条件包括注入离子种类、注入能量、注入剂量和注入角度。

[0023] 第二方面，本发明实施例还提供了一种载流子迁移率的计算装置，包括：

[0024] 离子注入模块，用于采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

[0025] 测量模块，用于测量所述半导体材料的方阻；

[0026] 确定模块，用于根据所述预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

[0027] 计算模块，用于根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述半导体材料的载流子迁移率。

[0028] 可选地，所述计算模块包括：

[0029] 关系确定单元，用于基于所述方阻与电阻率和所述注入深度的关系，以及所述方阻和电导率的关系，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系；

[0030] 计算单元，用于基于所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系，根据所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度计算所述载流子迁移率。

[0031] 可选地，所述关系确定单元包括：

[0032] 第一确定子单元，用于根据所述方阻的定义，以所述半导体材料的离子注入表面的垂面作为所述方阻的横截面，确定所述方阻与所述电阻率和所述注入深度的关系；

[0033] 第二确定子单元，用于根据所述电阻率和所述电导率互为倒数的关系，基于所述电导率的定义，确定所述方阻、所述注入深度和所述掺杂浓度与所述载流子迁移率的关系。

[0034] 本发明实施例的技术方案，在计算半导体材料的载流子迁移率时，可以利用半导体材料的离子注入工艺对半导体材料进行离子注入，然后测量半导体材料的方阻，并根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度，最后根据方阻、注入深度和掺杂浓度直接计算半导体材料的载流子迁移率，不仅可以避免使用专业仪器进行载流子迁移率的测量及分析，节约了载流子迁移率的测量成本。同时可以在离子注入工艺的监控中即可实现载流子迁移率的测量，从而可以复用离子注入的工艺监控用于计算载流子迁移率，进一步地降低了载流子迁移率的测量成本。而且，根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度的模拟精度比较高，从而可以提高载流子迁移率的测量精度。

附图说明

[0035] 图1为本发明实施例提供的一种载流子迁移率的计算方法的流程示意图；

[0036] 图2为本发明实施例提供的一种SRIM软件基于预设条件模拟进行离子注入时的注入深度与掺杂浓度的仿真图；

[0037] 图3为本发明实施例提供的另一种载流子迁移率的计算方法的流程示意图；

[0038] 图4为本发明实施例提供的一种SRIM软件基于预设条件模拟磷离子进行离子注入时的注入深度与掺杂浓度的仿真图；

[0039] 图5为本发明实施例提供的一种载流子迁移率的计算装置的结构示意图。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0041] 图1为本发明实施例提供的一种载流子迁移率的计算方法的流程示意图，本实施例可适用于在半导体材料的生产过程中掺杂工艺时测量半导体材料的载流子迁移率的情况，该方法可以由载流子迁移率的计算装置来执行，具体包括如下步骤：

[0042] S110、采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

[0043] 其中，半导体材料的生产过程可以包括形成固定材料层以及对固体材料层进行掺杂工艺。示例性地，掺杂工艺可以包括扩散及离子注入。其中，离子注入工艺是在高真空系统中，通过高压电场加速将要掺杂的原子的离子注入到固体材料层中，从而有选择的在注入区域内形成一个具有特殊性质的注入层的过程。离子注入工艺可以精准控制固体材料层内掺杂的离子的浓度分布和注入深度。在离子注入时，可以根据半导体材料的性能需求设置离子注入的预设条件，使得离子注入后形成的半导体材料中的离子浓度和注入深度等满足半导体材料的性能需求。示例性地，预设条件可以包括离子注入的注入离子种类、注入能量和注入剂量等。由于离子注入工艺的掺杂温度低、注入均一性好且横向扩散小，从而可以用于改变半导体材料的电性。

[0044] 需要说明的是，在掺杂工艺后，可以基于半导体材料形成其他膜层，使得半导体材料可以用于形成半导体器件。此时离子注入可以为形成半导体器件的一步工艺，复用了离子注入工艺用于计算载流子迁移率。

[0045] S120、测量半导体材料的方阻；

[0046] 其中，在对半导体材料进行掺杂后，可以测量半导体材料的方阻。其中，方阻是指膜厚一定、长度和宽度相同的半导体材料的电阻。

[0047] S130、根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

[0048] 其中，在对半导体材料进行掺杂后，采用相同的预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度。示例性地，可以通过仿真软件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度。例如，可以采用SRIM软件模拟预设条件下的离子注入工艺，模拟粒子位置、能量损失以及次级粒子的各种参数，进而得到所需物理量的期望值和相差的统计误差。从而获取离子注入的注入深度和掺杂浓度。通过SRIM软件模拟预设条件下的离子注入工艺的模拟精度比较高，从而可以更好地分析离子注入后的掺杂浓度和注入深度。而且，SRIM软件的操作简单，有利于降低使用者的专业知识要求。另外，成本比较低，有利于降低载流子迁移率测量的成本。示例性地，图2为本发明实施例提供的一种SRIM软件基于预设条件模拟进行离子注入时的注入深度与掺杂浓度的仿真图。其中，横坐标为注入深3
度（μm），横坐标为掺杂浓度（ions/cm）。如图2所示，在一定离子注入的预设条件下，随着离子的注入深度不同，离子的掺杂浓度也不同。且随着注入深度的增加，掺杂浓度先随着注入深度的增加而增加，以达到最大值，然后再随着注入深度的增加而减小。

[0049] S140、根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率。

[0050] 其中，在确定方阻以及离子注入的注入深度和掺杂浓度后，根据方阻、注入深度和掺杂浓度可以直接计算半导体材料的载流子迁移率。其具体计算过程如下：

[0051]

[0052] 其中，Rs为半导体材料的方阻；q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为离子注入的掺杂浓度，r为离子注入的注入深度， 为半导体材料的载流子迁移率。

[0053] 由上述过程可知，在计算半导体材料的载流子迁移率时，可以利用半导体材料的离子注入工艺对半导体材料进行离子注入，然后测量半导体材料的方阻，并根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度，最后根据方阻、注入深度和掺杂浓度直接计算半导体材料的载流子迁移率，不仅可以避免使用专业仪器进行载流子迁移率的测量及分析，节约了载流子迁移率的测量成本。同时可以在离子注入工艺的监控中即可实现载流子迁移率的测量，从而可以复用离子注入的工艺监控用于计算载流子迁移率，进一步地降低了载流子迁移率的测量成本。而且，根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度的模拟精度比较高，从而可以提高载流子迁移率的测量精度。

[0054] 在上述技术方案的基础上，根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率，包括：

[0055] 基于方阻与电阻率和注入深度的关系，以及方阻和电导率的关系，确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系；

[0056] 其中，方阻与电阻率和注入深度的关系如下：

[0057]

[0058] 其中，Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数。

[0059] 可选地，基于方阻与电阻率和注入深度的关系，以及方阻和电导率的关系，确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系，包括：

[0060] 根据方阻的定义，以半导体材料的离子注入表面的垂面作为方阻的横截面，确定方阻与电阻率和注入深度的关系；

[0061] 其中，在离子注入的过程中，在测量半导体材料的方阻时，根据方阻的定义，以半导体材料的离子注入表面的垂面作为方阻的横截面，此时方阻的计算公式如下：

[0062]

[0063] 其中， Rs为半导体材料的方阻； 为半导体材料的电阻率；A为半导体材料沿离子注入方向进行剖面的横截面；L为半导体材料的离子注入表面的边长； 为离子注入的注入深度关于半导体材料的深度x函数。

[0064] 示例性地，根据方阻的定义，可以认为半导体材料的方阻为膜厚为 ，长度和宽度均为L的半导体材料的电阻。由此可以根据方阻的定义，以半导体材料的离子注入表面的垂面作为方阻的横截面，确定方阻与电阻率和注入深度的关系。

[0065] 根据电阻率和电导率互为倒数的关系，基于电导率的定义，确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系。

[0066] 其中，电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。电导率是电阻率的倒数。根据电导率的定义，电阻率的计算公式如下：

[0067]

[0068] 其中， 为半导体材料的电阻率； 为半导体材料的电导率； 为离子注入的掺杂浓度，q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为半导体材料的载流子迁移率。

[0069] 当确定半导体材料的方阻后，根据半导体材料的电阻率和电导率互为倒数的关系，以及电导率的定义，根据公式（3）和公式（4）可以确定公式（1），即可以确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系。

[0070] 基于方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系，根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算载流子迁移率。

[0071] 其中，在确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系后，即公式（1）。则可以根据方阻、注入深度和掺杂浓度基于公式（1）计算载流子迁移率，不仅可以避免使用专业仪器进行载流子迁移率的测量及分析，节约了载流子迁移率的测量成本。同时可以在离子注入工艺的监控中即可实现载流子迁移率的测量，从而可以复用离子注入的工艺监控用于计算载流子迁移率，进一步地降低了载流子迁移率的测量成本。而且，根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度的模拟精度比较高，从而可以提高载流子迁移率的测量精度。

[0072] 图3为本发明实施例提供的另一种载流子迁移率的计算方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

[0073] S210、采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

[0074] S220、对半导体材料进行热退火。

[0075] 其中，热退火可以采用快速热处理（rapid thermal processing，RTP）工艺。在离子注入工艺后，固体材料层上会形成损伤区，且大部分注入离子处于晶格间隙位置，无电活性；为减少缺陷密度且让间隙杂质离子移动到晶格位置使其具有电活性，通常使用退火工艺来进行修复。热退火工艺原理就是利用热能将离子注入后的样品进行热处理，以消除损伤，激活注入杂质离子，恢复固体材料层中晶体的电性能。而快速热处理可通过极快的升温速率，将固体材料层在极短的时间内加热到退火所需温度，从而消除固体材料层内部缺陷，改善半导体材料的性能。且RTP工艺具有极高的控温精度和温度均匀性，可以保证半导体材料热退火后的性能。示例性地，采用RTP工艺的退火温度可以为700 1900℃，退火时间为5~ ~300s，退火气氛包括但不限于氮气和氩气。

[0076] S230、测量半导体材料的方阻；

[0077] S240、根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

[0078] S250、根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率。

[0079] 在上述各技术方案的基础上，测量半导体材料的方阻，包括：

[0080] 采用四探针方阻仪测量半导体材料的方阻。

[0081] 其中，四探针方阻仪是测量离子注入工艺后的半导体材料的方块电阻，即方阻。电流流经方向上的偏压与电流大小的比值就是方块电阻，通过四探针方阻仪量测四根探针之间的电压和电流可以得到方块电阻。采用四探针方阻仪测量半导体材料的方阻，可以监测半导体材料的方阻阻值以及均一性，从而可以监测离子注入工艺的注入均一性。同时可以复用测量的方阻阻值用于计算载流子迁移率，从而可以进一步地降低载流子迁移率的测量成本。

[0082] 在上述各技术方案的基础上，预设条件包括注入离子种类、注入能量、注入剂量和注入角度。

[0083] 具体地，预设条件可以包括离子注入工艺的各种参数。注入离子种类可以根据半导体材料的性能需求设置。示例性地，注入离子种类可以包括B、Al、In、N、P、As和Sb中的至少一种。注入能量可以确定离子的注入深度。示例性地，注入能量可以为1 1000Kev。注入剂~2
量可以确定离子的掺杂浓度。示例性地，注入剂量可以为1E13 1E17ions/cm。当半导体材~
料用于形成半导体器件时，注入角度可以有效改善半导体器件的沟道效应。示例性地，注入角度可以为0 60°。在离子注入工艺中，通过设置注入离子种类、注入能量、注入剂量和注入~
角度等工艺参数，可以使得离子注入工艺后的半导体材料的性能满足需求。

[0084] 示例性地，以下以磷离子进行离子注入为例并进行载流子迁移率计算进行说明。具体过程如下：

[0085] 选取硅片进行磷离子注入，其中的预设条件可以为注入能量为100Kev，注入剂量为1E13ions/cm2，注入角度为7°。在离子注入工艺结束后，采用RTP工艺进行快速热退火，退火温度925℃，退火时间15s，退火气氛为Ar。然后再通过四探针方阻仪测量方阻为1602Ω/□。然后通过SRIM软件模拟磷离子注入硅片，注入能量为100Kev，注入剂量为1E13ions/cm2，注入角度为7°。图4为本发明实施例提供的一种SRIM软件基于预设条件模拟磷离子进行离子注入时的注入深度与掺杂浓度的仿真图。其中，横坐标为注入深度（μm），横坐标为掺3
杂浓度（ions/cm）。如图4所示，在上述预设条件下，磷离子的注入深度为0.16um，掺杂浓度
3
为8.76E17ions/cm。从而可以根据方阻、注入深度和掺杂浓度依据公式（1）计算载流子迁
2
移率为277.97cm/V.s。

[0086] 在上述各技术方案的基础上，在根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率之后，还包括：

[0087] 根据载流子迁移率基于爱因斯坦关系式计算载流子扩散系数。

[0088] 其中，扩散系数与载流子迁移率对应爱因斯坦关系式如下：

[0089]

[0090] 其中， 为半导体材料的载流子迁移率； 为玻尔兹曼常数1.380649E‑23 J/K；T为室温温度300K；q为单位电荷量，为1.6E‑19C； 为载流子的扩散系数。

[0091] 在确定载流子迁移率后，根据爱因斯坦关系式可以计算载流子的扩散系数。示例性地，继续参考上述实施例，选取硅片进行磷离子注入，其中的预设条件可以为注入能量为100Kev，注入剂量为1E13ions/cm2，注入角度为7°。在离子注入工艺结束后，采用RTP工艺进行快速热退火，退火温度925℃，退火时间15s，退火气氛为Ar。然后再通过四探针方阻仪测量方阻为1602Ω/□。然后通过SRIM软件模拟磷离子注入硅片，注入能量为100Kev，注入剂量为1E13ions/cm2，注入角度为7°。在上述预设条件下，磷离子的注入深度为0.16um，掺杂
3
浓度为8.76E17ions/cm 。根据方阻、注入深度和掺杂浓度依据公式（1）计算载流子迁移率
2 2
为277.97cm/V.s。然后根据公式（5）计算载流子在室温下的扩散系数为7.19cm/s。

[0092] 本发明实施例还提供了一种载流子迁移率的计算装置。图5为本发明实施例提供的一种载流子迁移率的计算装置的结构示意图。如图5所示，该载流子迁移率的计算装置包括：

[0093] 离子注入模块10，用于采用预设条件对半导体材料进行离子注入；

[0094] 测量模块20，用于测量半导体材料的方阻；

[0095] 确定模块30，用于根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度；

[0096] 计算模块40，用于根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率。

[0097] 本实施例的技术方案，在计算半导体材料的载流子迁移率时，可以通过离子注入模块利用半导体材料的离子注入工艺对半导体材料进行离子注入，然后测量模块测量半导体材料的方阻，并通过确定模块根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度，最后通过计算模块根据方阻、注入深度和掺杂浓度直接计算半导体材料的载流子迁移率，不仅可以避免使用专业仪器进行载流子迁移率的测量及分析，节约了载流子迁移率的测量成本。同时可以在离子注入工艺的监控中即可实现载流子迁移率的测量，从而可以复用离子注入的工艺监控用于计算载流子迁移率，进一步地降低了载流子迁移率的测量成本。而且，根据预设条件基于蒙特卡洛算法确定离子注入的注入深度和掺杂浓度的模拟精度比较高，从而可以提高载流子迁移率的测量精度。

[0098] 在上述技术方案的基础上，预设条件包括注入离子种类、注入能量、注入剂量和注入角度。

[0099] 在上述各技术方案的基础上，计算模块包括：

[0100] 关系确定单元，用于基于方阻与电阻率和注入深度的关系，以及方阻和电导率的关系，确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系；

[0101] 计算单元，用于基于方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系，根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算载流子迁移率。

[0102] 在上述各技术方案的基础上，关系确定单元包括：

[0103] 第一确定子单元，用于根据方阻的定义，以半导体材料的离子注入表面的垂面作为方阻的横截面，确定方阻与电阻率和注入深度的关系；

[0104] 第二确定子单元，用于根据电阻率和电导率互为倒数的关系，基于电导率的定义，确定方阻、注入深度和掺杂浓度与载流子迁移率的关系。

[0105] 在上述各技术方案的基础上，载流子迁移率的计算装置还包括：

[0106] 热退火模块，用于在测量模块测量半导体材料的方阻之前，对半导体材料进行热退火。

[0107] 在上述各技术方案的基础上，测量模块包括四探针方阻仪，使得测量模块在测量半导体材料的方阻时，采用四探针方阻仪测量半导体材料的方阻。

[0108] 采用四探针方阻仪测量半导体材料的方阻，可以监测半导体材料的方阻阻值以及均一性，从而可以监测离子注入工艺的注入均一性。同时可以复用测量的方阻阻值用于计算载流子迁移率，从而可以进一步地降低载流子迁移率的测量成本。

[0109] 在上述各技术方案的基础上，载流子迁移率的计算装置还包括：

[0110] 扩散系数计算模块，用于计算模块根据方阻、注入深度和掺杂浓度计算半导体材料的载流子迁移率之后，根据载流子迁移率基于爱因斯坦关系式计算载流子扩散系数。

[0111] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。